敞口矩形水池设计计算书

敞口矩形水池设计(4m×5m×2.5m)

执行规范:

《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2002), 本文简称《混凝土规范》

《建筑地基基础设计规范》(GB 50007-2002), 本文简称《地基规范》

《给水排水工程构筑物结构设计规范》(GB50069-2002), 本文简称《给排水结构规范》《给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程》(CECS138-2002), 本文简称《水池结构规程》

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1 基本资料

1.1 几何信息

水池类型: 无顶盖半地上

长度L=5.400m, 宽度B=4.400m, 高度H=2.800m, 底板底标高=-2.800m

池底厚h3=300mm, 池壁厚t1=200mm,底板外挑长度t2=200mm

注：地面标高为±0.000。

(平面图) (剖面图)

1.2 土水信息

土天然重度18.00 kN/m3 , 土饱和重度20.00kN/m3, 土内摩擦角30度

地基承载力特征值fak=100.0kPa, 宽度修正系数ηb=0.00, 埋深修正系数ηd=1.00

地下水位标高-5.000m,池内水深1.500m, 池内水重度10.00kN/m3,

浮托力折减系数1.00, 抗浮安全系数Kf=1.05

1.3 荷载信息

活荷载: 地面30.00kN/m2, 组合值系数0.90

恒荷载分项系数: 水池自重1.20, 其它1.30

活荷载分项系数: 地下水压1.27, 其它1.40

活荷载准永久值系数: 顶板0.40, 地面0.40, 地下水1.00, 温湿度1.00

考虑温湿度作用: 池内外温差10.0度, 弯矩折减系数0.65, 砼线膨胀系数1.00(10-5/°

C)

1.4 钢筋砼信息

混凝土: 等级C30, 重度25.00kN/m3, 泊松比0.20

保护层厚度(mm): 池壁(内35,外35), 底板(上35,下35)

钢筋级别: HRB400, 裂缝宽度限值: 0.20mm, 配筋调整系数: 1.00

2 计算内容

(1) 地基承载力验算

(2) 抗浮验算

(3) 荷载计算

(4) 内力(考虑温度作用)计算

(5) 配筋计算

(6) 裂缝验算

(7) 混凝土工程量计算

3 计算过程及结果

单位说明: 弯矩:kN.m/m 钢筋面积:mm2裂缝宽度:mm

计算说明：双向板计算按查表

恒荷载:水池结构自重,土的竖向及侧向压力,内部盛水压力.

活荷载:顶板活荷载,地面活荷载,地下水压力,温湿度变化作用.

裂缝宽度计算按长期效应的准永久组合.

3.1 地基承载力验算

3.1.1 基底压力计算

(1)水池自重Gc计算

池壁自重G2=[2×(L+B)-4×t1]×[H-h1-h3]×t1×γ c

=[2×(5.400+4.400)-4×0.200]×[2.800-0.200-0.300]×0.200×25.00=216.20kN

底板自重G3=(L+2×t2)×(B+2×t2)×h3×γ c

=(5.400+2×0.200)×(4.400+2×0.200)×0.300×25.00= 208.80kN 水池结构自重Gc=G2+G3=425.00 kN

(2)池内水重Gw计算

池内水重Gw=(L-2×t1)×(B-2×t1)×Hw×rw

=(5.400-2×0.200)×(4.400-2×0.200)×1.500×10.00= 300.00 kN (3)覆土重量计算

池顶覆土重量Gt1= 0 kN

池顶地下水重量Gs1= 0 kN

底板外挑覆土重量Gt2= 4.080×(2.800-0.300) = 10.20 kN

基底以上的覆盖土总重量Gt = Gt1 + Gt2 = 10.20 kN

基底以上的地下水总重量Gs = Gs1 + Gs2 = 0.00 kN

(4)活荷载作用Gh

顶板活荷载作用力Gh1= 5.400×4.400×1.50= 35.64 kN

地面活荷载作用力Gh2= 4.080×30.00= 122.40 kN

活荷载作用力总和Gh=Gh1+Gh2=35.64+122.40= 158.04 kN

(5)基底压力Pk

基底面积: A=(L+2×t2)×(B+2×t2)=5.800×4.800 = 27.84 m2

基底压强: Pk=(Gc+Gw+Gt+Gs+Gh)/A

=(425.00+300.00+10.20+0.00+158.04)/27.840= 32.08 kN/m2

3.1.2 修正地基承载力

(1)计算基础底面以上土的加权平均重度rm

rm=18.00kN/m3

(2)计算基础底面以下土的重度r

地下水位于底板下1m以下，不考虑地下水作用，r=18.00kN/m3

(3)根据基础规范的要求，修正地基承载力:

fa = fak + ηbγ(b - 3) + ηdγm(d - 0.5)

= 100.00+0.00×18.00×(4.800-3)+1.00×18.00×(2.800-0.5)

= 141.40 kPa

3.1.3 结论: Pk=32.08 < fa=141.40 kPa, 地基承载力满足要求。

3.2 抗浮验算

由于地下水位低于池底标高,不需要进行本项验算

3.3 荷载计算

3.3.1 池壁荷载计算:

(1)池外荷载:

主动土压力系数Ka= 0.33

侧向土压力荷载组合(kN/m2):

(2)池内底部水压力: 标准值= 15.00 kN/m, 基本组合设计值= 19.50 kN/m

3.3.2 底板荷载计算(池内无水，池外填土):

水池结构自重标准值Gc= 425.00kN

基础底面以上土重标准值Gt= 10.20kN

基础底面以上水重标准值Gs= 0.00kN

基础底面以上活载标准值Gh= 158.04kN

水池底板以上全部竖向压力基本组合:

Qb = (425.00×1.20+10.20×1.30+0.00×1.27+158.04×1.40)/27.840

= 26.74kN/m2

水池底板以上全部竖向压力准永久组合:

Qbe = (425.00+10.20+0.00×1.00+1.50×23.760×0.40+30.00×4.080×

0.40)/27.840

= 17.90kN/m2

板底均布净反力基本组合:

Q = 26.74-0.300×25.00×1.20

= 17.74 kN/m2

板底均布净反力准永久组合:

Qe = 17.90-0.300×25.00

= 10.40 kN/m2

3.3.3 底板荷载计算(池内有水，池外无土):

水池底板以上全部竖向压力基本组合:

Qb = [425.00×1.20+(5.000×4.000×1.500)×10.00×1.30]/27.840 = 32.33kN/m2板底均布净反力基本组合:

Q = 32.33-(0.300×25.00×1.20+1.500×10.00×1.30) = 3.83kN/m2水池底板以上全部竖向压力准永久组合: